一种基于辊压成形的脉冲电流材料改性方法及其装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于辊压成形的脉冲电流材料改性方法及其装置，确定辊压成形的工序和辊压成形所需辊压轮的尺寸，在超高强度钢板的辊压成形中，确定形成圆角的辊压成形道次，在确定的所述辊压成形道次上，对辊压设备施加脉冲电流，根据超高强度钢板的材料、几何特征，调节脉冲电流的大小和频率，利用电致塑性效应提高所述超高强度钢板的材料成形性能和降低残余应力。本发明专利技术以改善超高强度钢的变形性能，通过辊压成形制造具有更小圆角特征的零件，减小零件的残余应力，提高成形件的尺寸精度和抑制延迟开裂现象的发生。度和抑制延迟开裂现象的发生。度和抑制延迟开裂现象的发生。

【技术实现步骤摘要】
一种基于辊压成形的脉冲电流材料改性方法及其装置


[0001]本专利技术涉及辊压成形技术，更具体地说，涉及一种基于辊压成形的脉冲电流材料改性方法及其装置。

技术介绍

[0002]辊压成形技术是超高强钢板的重要制造方式，可以实现高效率、低成本的大规模生产制造。目前，通过常温辊压成形工艺，成形过程中超高强度钢板容易存在开裂倾向，成形件圆角尺寸不宜过小；成形结束后存在较大的残余应力，回弹缺陷难以控制，同时易出现延迟开裂的现象。
[0003]现在研究人员通过各种技术尝试解决高强钢板辊压成形过程中存在的问题，如机械科学研究总院海西(福建)分院的研究人员提出一种超高强钢热辊压成形方法及装置(中国专利申请号201510408552.0)，大幅提高了成形件强度，并采用冷却装置有效控制成形件的回弹变形，但由于成形温度较高，加热板料时需要一定的保温时间，可能导致板料氧化严重，并且成形后需要进行快速淬火处理，工艺装置及过程较为复杂。
[0004]又如吉林大学的研究人员开发了多件正反向多次辊压方法及装置(中国专利申请号201710504272.9、201710504274.8、201710504301.1、201710504302.6)，显著减小板材内部的残余应力及工件的回弹量，但由于板料经过多次辊弯变形，内部缺陷无法消除，难以保证成形后的工件达到其结构强度要求。
[0005]又如攀钢集团西昌钢钒有限公司的研究人员提出一种改善热轧高强带钢辊压成形侧弯缺陷的平整方法(中国专利申请号201910944707.0)，解决高强钢经纵剪、辊压成形后的侧弯超标问题，但由于弯辊力的变化，会导致板料在厚度方向出现不均匀变形的现象。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中存在的上述缺陷，本专利技术的目的是提供一种基于辊压成形的脉冲电流材料改性方法及其装置，以改善超高强度钢的变形性能，基于辊压成形工艺制造具有更小圆角特征的零件，通过脉冲电流的焦耳热效应和电致塑性效应减小零件的残余应力，提高成形件的尺寸精度和抑制延迟开裂现象的发生。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0008]一方面，本专利技术提供了一种基于辊压成形的脉冲电流材料改性方法：
[0009]确定辊压成形的工序和辊压成形所需辊压轮的尺寸，
[0010]在超高强度钢板的辊压成形中，确定形成圆角的辊压成形道次，
[0011]在确定的所述辊压成形道次上，对辊压设备施加脉冲电流，
[0012]根据超高强度钢板的材料、几何特征，调节脉冲电流的大小和频率，利用电致塑性效应提高所述超高强度钢板的材料成形性能和降低残余应力。
[0013]较佳的，对辊压设备施加脉冲电流包括：
[0014]将脉冲电源的正负两极通过导线分别与所述辊压设备上与所述辊压成形道次对
应的上、下辊压轮连接，使所述脉冲电源、所述辊压设备的上、下辊压轮与位于所述辊压设备的上、下辊压轮间的超高强度钢板之间构成闭合电流回路；和/或
[0015]所述辊压成形道次包括一个或多个；和/或
[0016]所述圆角包括顶部圆角或底部圆角。
[0017]较佳的，所述脉冲电源选用直流电源，电压≤12V，额定电流为1000A；和/或
[0018]所述直流电源采用直流方波电流，频率为0～1500Hz。
[0019]较佳的，所述辊压设备的上、下辊压轮均设置为分块形式，包括间隔设置的金属部分和绝缘部分。
[0020]较佳的，所述辊压设备的上辊压轮的金属部分连接所述脉冲电源的正极，所述辊压设备的下辊压轮的金属部分连接所述脉冲电源的负极。
[0021]较佳的，根据所述超高强度钢板的材料、几何特征调节脉冲电流的大小和频率，使得所述脉冲电流引起所述辊压设备上的超高强度钢板的材料温升≤300℃。
[0022]另一方面，本专利技术还提供了一种基于辊压成形的脉冲电流材料改性装置，包括脉冲电源、以及辊压设备，所述辊压设备包括多组上、下辊压轮；
[0023]所述辊压设备的上、下辊压轮均设置为分块形式，包括间隔设置的金属部分和绝缘部分；
[0024]所述辊压设备的上辊压轮的金属部分连接所述脉冲电源的正极，所述辊压设备的下辊压轮的金属部分连接所述脉冲电源的负极；
[0025]所述脉冲电流材料改性装置执行所述的脉冲电流材料改性方法。
[0026]较佳的，所述金属部分具有3块，所述金属部分之间均设有绝缘部分。
[0027]较佳的，所述金属部分采用导电工具钢材料；和/或
[0028]所述绝缘部分采用绝缘材料或镀层。
[0029]较佳的，所述导电工具钢材料选用Cr12MoV工具钢。
[0030]本专利技术所提供的一种基于辊压成形的脉冲电流材料改性方法及其装置，还具有以下几点有益效果：
[0031]1)可以改善超高强度钢的塑性变形能力，提高材料弯曲极限，通过辊压成形制造具有更小圆角特征的零件，具有良好的轻量化潜力；
[0032]2)通过脉冲电流的电致塑性效应和焦耳热效应减小零件局部区域的残余应力，提高成形件的尺寸精度；
[0033]3)通过降低超高强钢零件由于加工导致的残余应力水平，抑制零件在服役过程中的延迟开裂风险；
[0034]4)本专利技术采用的方法简单高效，无需大幅度改装辊压设备，易于实现工业化生产。
附图说明
[0035]图1是本专利技术脉冲电流材料改性装置的结构示意图；
[0036]图2是本专利技术脉冲电流材料改性方法中对单一成形辊压道次施加脉冲电流的示意图；
[0037]图3是本专利技术脉冲电流材料改性方法中对多个成形辊压道次施加脉冲电流的示意图；
[0038]图4是本专利技术实施例中采用的超高强度钢板示意图；
[0039]图5是本专利技术实施例中超高强度钢板各辊压道次的截面示意图；
[0040]图6是本专利技术实施例中对多个成形辊压道次施加脉冲电流的示意图；
[0041]图7是图6中第8道次的上、下辊压轮及电流回路的示意图；
[0042]图8是图6中第14道次的上、下辊压轮及电流回路的示意图。
具体实施方式
[0043]为了能更好地理解本专利技术的上述技术方案，下面结合附图和实施例进一步说明本专利技术的技术方案。
[0044]请结合图1所示，本专利技术所提供的一种基于辊压成形的脉冲电流材料改性方法，将脉冲电源1(如图1中左边的电源Ⅰ和右边的电源Ⅱ)的正负两极通过导线2分别与辊压设备上相应成形道次的上、下辊压轮3、4连接，使脉冲电源1、辊压设备的上、下辊压轮3、4与辊压设备上的超高强度钢板5之间构成闭合电流回路。
[0045]在辊压成形过程中，选择相应的成形道次对闭合电流回路实时施加脉冲电流，并根据不同材料的特点及零件几何特征灵活进行脉冲电流的调节，利用电致塑性效应实现提高辊压设备上的超高强度钢板的材料成形性能和降低最终零件的残余应力水平。
[0046]脉冲电源1选用大电流低电压的直流电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于辊压成形的脉冲电流材料改性方法，其特征在于：确定辊压成形的工序和辊压成形所需辊压轮的尺寸，在超高强度钢板的辊压成形中，确定形成圆角的辊压成形道次，在确定的所述辊压成形道次上，对辊压设备施加脉冲电流，根据超高强度钢板的材料、几何特征，调节脉冲电流的大小和频率，利用电致塑性效应提高所述超高强度钢板的材料成形性能和降低残余应力。2.根据权利要求1所述的基于辊压成形的脉冲电流材料改性方法，其特征在于，对辊压设备施加脉冲电流包括：将脉冲电源的正负两极通过导线分别与所述辊压设备上与所述辊压成形道次对应的上、下辊压轮连接，使所述脉冲电源、所述辊压设备的上、下辊压轮与位于所述辊压设备的上、下辊压轮间的超高强度钢板之间构成闭合电流回路；和/或所述辊压成形道次包括一个或多个；和/或所述圆角包括顶部圆角或底部圆角。3.根据权利要求1所述的基于辊压成形的脉冲电流材料改性方法，其特征在于：所述脉冲电源选用直流电源，电压≤12V，额定电流为1000A；和/或所述直流电源采用直流方波电流，频率为0～1500Hz。4.根据权利要求1所述的基于辊压成形的脉冲电流材料改性方法，其特征在于：所述辊压设备的上、下辊压轮均设置为分块形式，包括间隔设置的金属部分和绝缘部分。5.根据权利要求4所述的基于辊压成形的脉冲电流材料改性方法，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐栋恺，张骥超，石磊，肖华，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：